實現(xiàn)實時調(diào)度的基本條件

• 提供必要的調(diào)度信息（就緒時間、開始截止時間和完成截止時間、處理時間、資源要求、優(yōu)先級）
• 系統(tǒng)處理能力強。在實時系統(tǒng)中，若處理機的處理能力不夠強，則有可能因處理機忙不過來而致使某些實時任務(wù)不能得到及時處理。
• 采用搶占式的調(diào)度機制
• 具有快速切換機制

實時調(diào)度的 CPU 處理能力

單處理機:

m: 實時任務(wù)數(shù)目，ci: 每次處理時間，pi: 周期時間

例如：有 6 個硬實時任務(wù)，周期時間都是 50 ms，每次的處理時間為 10 ms，則系統(tǒng)是不可調(diào)度的。

多處理機:（N: 處理機數(shù)目）

實時調(diào)度算法的分類

按實時任務(wù)性質(zhì)（即對時間約束的強弱程度）

• 硬實時調(diào)度：必須滿足任務(wù)截止期要求，錯過后果嚴重。
• 軟實時調(diào)度算法：期望滿足任務(wù)截止期要求，錯過可容
  忍。

按調(diào)度方式

非搶占式調(diào)度算法

• 非搶占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法：用于工業(yè)生產(chǎn)的群控系統(tǒng)中。
• 非搶占式優(yōu)先調(diào)度算法：用于有一定時間要求的實時控制系統(tǒng)之中。

搶占式調(diào)度算法 (按搶占發(fā)生的時間)

• 基于時鐘中斷搶占的優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法
• 立即搶占的優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法

搶占式調(diào)度算法

最早截止時間優(yōu)先算法

算法是根據(jù)任務(wù)的開始截止時間和完成截止時間來確定任務(wù)的優(yōu)先級。截止時間越早，其優(yōu)先級越高。就緒隊列中任務(wù)按其截止時間排列，隊首任務(wù)先分配處理機。

非搶占式調(diào)度方式用于非周期實時任務(wù)
搶占式調(diào)度方式用于周期實時任務(wù)

非搶占式調(diào)度方式用于非周期實時任務(wù)

搶占式調(diào)度方式用于周期實時任務(wù)

有兩個周期性任務(wù)，任務(wù) A 的周期時間為 20ms，每個周期處理時間為 10ms；任務(wù) B 的周期時間為 50ms，每個周期處理時間為 25ms。兩個任務(wù)的到達時間，最后期限和執(zhí)行時間如下圖：

固定優(yōu)先級調(diào)度（A 有較高優(yōu)先級）

固定優(yōu)先級調(diào)度（B 有較高優(yōu)先級）

最早截止完成時間優(yōu)先算法

最低松弛度優(yōu)先算法

最低松弛度優(yōu)先算法（LLF，Least Laxity First）
低松弛 = 高緊急

算法是根據(jù)任務(wù)緊急（或松弛）的程度，來確定任務(wù)的優(yōu)先級。任務(wù)的緊急度越高，其優(yōu)先級越高，并使之優(yōu)先執(zhí)行。

算法采用搶占調(diào)度方式，可用于調(diào)度具有完成截止時間的周期性實時任務(wù)。

松弛度 = 必須完成時間 - 本身剩余運行時間 - 當前時間

例如：

在一個實時系統(tǒng)中，有兩個周期性實時任務(wù) A 和 B，任務(wù) A 要求每 20ms 執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為 10ms；任務(wù)B 只要求每 50ms 執(zhí)行，執(zhí)行時間為 25ms。試按最低松弛度優(yōu)先算法進行調(diào)度。

優(yōu)先級倒置

優(yōu)先級倒置現(xiàn)象
高優(yōu)先級進程（或線程）被低優(yōu)先級進程（或線程）延遲或阻塞。

例如：有三個完全獨立的進程 Task A、Task B 和 TaskC，Task A 的優(yōu)先級最高，Task B 次之，Task C 最低。Task A 和 Task C 共享同一個臨界資源 X。

根據(jù)優(yōu)先級原則，高優(yōu)先級進程優(yōu)先執(zhí)行。但此例中Task A 和 Task C 共享同一個臨界資源，出現(xiàn)了不合理的現(xiàn)象。

高優(yōu)先級進程 Task A 因低優(yōu)先進程 Task C 被阻塞，又因為低優(yōu)先進程 Task B 的存在延長了被阻塞的時間。

優(yōu)先級倒置的解決方法

Priority Ceiling

進程 Task C 在進入臨界區(qū)后，Task C 所占用的處理機就不允許被搶占。這種情況下，Task C 具有最高優(yōu)先級（Priority Ceiling） 。

如果系統(tǒng)中的臨界區(qū)都較短且不多，該方法是可行的。反之，如果 Task C 臨界區(qū)非常長，則高優(yōu)先級進程Task A 仍會等待很長的時間，其效果無法令人滿意。

Priority Inheritance

當高優(yōu)先級進程 Task A 要進入臨界區(qū)使用臨界資源 X時，如果已經(jīng)有一個低優(yōu)先級進程 Task C 正在使用該資源，可以采用優(yōu)先級繼（Priority Inheritance）的方法。

此時一方面 Task A 被阻塞，另一方面由 Task C 繼承Task A 的優(yōu)先級，并一直保持到 Task C 退出臨界區(qū)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【操作系统】实时调度的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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